DOI: 10.1021/acsami.1c04104

通过简便的方法制备具有合理组成和结构的经济高效多功能先进纳米材料是一项严峻的挑战。在此，本文首次报道了通过简单加热原位制备的金属-有机骨架（MOF）基电纺纳米纤维膜，可在多孔碳纳米纤维上生长Co纳米颗粒负载氮掺杂碳纳米管（N-CNTs），无需任何其他前体和还原性气体。源于高度多孔石墨碳纳米纤维的长且缠结的N-CNTs具有良好的柔性、大表面积、高孔隙率、高导电性、均匀结合的杂原子和金属成分以及大量暴露的活性纳米催化位点。所制备的纳米组件具有良好的电催化析氢和析氧反应活性以及电化学储能特性。这种将MOF的本质与静电纺丝相结合的策略为制备N掺杂CNT基多功能膜提供了一种新颖、直接且经济高效的方法。

图1.示意图显示通过静电纺丝和原位生长MOF、热处理以及酸蚀刻制备Co/N-CNT@PCNF和N-CNT@PCNF柔性膜。

图2.Co/N-CNT@PCNF900的不同放大倍率FESEM图像；（a-c）FESEM图像显示了源自多孔碳纳米纤维的长且缠结的N-CNT。（d，e）TEM图像显示PCNF上带有含钴纳米颗粒的致密N-CNTs，以及（f）带有Co NPs的一部分N-CNT的HRTEM图像（插图中为SAED）。（g，h）Co/N-CNT@PCNF900的元素映射；（i）C，（j）N，（k）O和（l）Co。

图3.Co/N-CNT@PCNF900：（a）XRD图谱，（b）拉曼光谱，高分辨率（c）C1s，（d）N1s和（e）Co2p XPS光谱以及（f）N2吸附-解吸等温线（插图显示其BJH分析）。

图4.N-CNT@PCNF900：（a）数字图像显示酸浸出后的柔性膜，（b）FESEM图像，（c）TEM图像，浸出前（d）和浸出后（e）的HRTEM图像，（f）一部分N-CNTs以及插图中的SAED。（g）N-CNT@PCNF900的TEM EDX图：（h）C，（i）Co，（j）O和（k）N元素。

图5.（a）N-CNT@PCNF900的XRD图谱，（b）N2吸附-解吸等温线，（c）孔体积与孔径的关系。N-CNT@PCNF900中（d）C1s和（e）N1s的高分辨率XPS光谱。

图6.（a）不同催化剂在1M KOH中进行OER的LSV曲线。（b）从（a）IrO2，（b）Co/N-CNT@PCNF900，（c）Co/N-CNT@PCNF700，（d）Co/N-CNT@PCNF470，（e）N-CNT@PCNF900，（f）CNF和（g）GC电极的曲线得出相应样品的塔菲尔斜率。（c）Co/N-CNT@PCNF900电极的CA（i-t）和（插图）CV稳定性研究。（d）不同催化剂在1M KOH中进行HER的LSV曲线。（e）从（a）Pt/C，（b）Co/N-CNT@PCNF900，（c）Co/N-CNT@PCNF700，（d）Co/N-CNT@PCNF470，（e）N-CNT@PCNF900，（f）CNF和（g）GC电极的曲线得出相应样品的塔菲尔斜率。（f）Co/N-CNT@PCNF900电极的CA（i-t）和（插图）CV（i-t）稳定性研究。

图7.（a）N-CNT@PCNF900的CV曲线和（b）GCD曲线。（c）N-CNT@PCNF900的比电容与电流密度的比值以及（d）循环稳定性（插图显示了稳定前后的GCD曲线）。